西南科技大学应用型自学考试毕业设计（论文）
运动部件得总重估算G＝10kg 夹紧力N与驱动力P的关系：
由于结构左右对称，在驱动力P的作用下，每一滑槽杠杆受力相等
图3-4 夹紧力与驱动力的关系图
在不计摩擦力的情况下：
P1?P2?P
2cos?1?1为夹紧状态得倾斜角?1＝50夹紧工件半径为50mm
P1?P2?P＝38.9kg
2cos?1根据各力对回转支点O1的力矩平衡条件，同样在不计摩擦力的情况下,
Nb?PC?1PC
2cos?1C为杠杆动力臂，即驱动销对滑槽杠杆作用力p1对支点O1的垂直距离。 又因为a=50mm
C=
a50??77.8?78mm cos?1cos50opc
2cos?150?78
2?cos500则 Nb=Pc1? 12.5?b? 8
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b?38.9?78?243mm 12.5当夹紧半径为25mm的工件时，?1＝70
c?a50??146.2?147mm cos?1cos70pc
2cos2?1则 Nb=p1c?
Na? p2bcos2?112.550? 502?b?cos250 b?243mm
（4）动作特性和传动特点 定位到最大行程时，??50
cos?max?a Lmax则 Lmax?又因为cos?max?acos?max?80mm取Lmax?130mm
1，?max?60,滑槽杠杆手指最大开闭角为 2rmax?amax?1200
滑槽倾斜角的变化范围可以为?60???60,可见机构传动比将在下列范围内变化:
aNa??2 2bPbN0.1??0.4
P所以开始所初步取的a，b与?均符合要求。
（5）确定夹紧油缸外径D
①驱动杆行程与手指开闭范围关系
?1.?2—分别为手指夹紧工件范围值时，滑槽相对于两支点连接的倾斜角。
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L?atg?1?atg?2?78mm
考虑到机构效率，传力比N/P的公式应力：
Na?? （3—5） 2P2bcos?1?＝0.9
又因为G=250N,夹紧力F=500N,?2?60
则 Ffs?f?fw?0.2?250?50N
Ff??f?fw?0.1?250?25N
式中：FW—工作负载即为重物重力FW＝250N。
Ff—导轨摩擦阻力负载，对于平导轨Ff?f(G?FRn) FRn—垂直于导轨的工作负载，FRn＝0。
f—导轨摩擦系数，取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。
Fa?G?v，一般取?t＝0.01-0.5s，?v??t时间内速度变化量： g?tFa?255??4.23N 9.80.05?60启动：F?Ffs?Fa?54.23N 稳态：F?Ffa?FW?275N
②工作压力P的确定，工作压力根据负载大小及机器的类型来初步确定。参阅参考文献[5]中表37.5按载荷选择工作压力为1MPa。
③计算液压缸内径D和活塞杆直径d，由负载可知最大负载F为275N。 根据液压系统设计手册表2－2取P2为0.5MPa，?cm为0.95，d/D为0.7。 又因为：
D?4?F??P1??P????1?1cm?P2???d??1??????D?2??????????0.0223m （3—6）
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根据参考文献[8]中表2－4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=25mm,活塞杆直径按d/D＝0.7及参考文献[8]中表2－5活塞直径系列取d=18mm。
按工作要求夹紧力为一个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定性。夹紧缸的工作压力应大于复位弹簧的弹力。
又因为进油缸在有杆腔，则其有效工作面积：
A?④液压缸壁厚和外径计算：
?D?42?d2??0.188cm2
??PyD2??? （3—7）
Py为最大工作压力P1的1.5倍，Py＝1.5MPa。 材料为高强度铸铁，???＝60MPa
??3.125mm
D1?D?2??25?2?4?33mm
液压缸工作行程的确定，并参照参考文献[8]中表2－6中的系列尺寸选取标准值S=100mm。
⑤缸盖厚度的确定
一般液压缸为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求计算。
t?0.433D2t?0.27mm
Py??? （3—8）
现取t=20mm。 活塞的宽度B一般取
B=(0.6-1.0)D=0.6D=15mm
⑥夹紧缸弹簧的确定
弹簧工作载荷F=50N,最大轴直径Dmax?18mm,最小筒直径Dmin?25mm 弹簧刚度k?F?0.769N
mmf查参考文献[5]中表30.2－8圆柱螺旋压缩弹簧的尺寸及参数得:
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材料直径d=2.5mm,弹簧中径D=25mm,节距P=10.4mm,单圈弹簧工作极限载荷下变形量为7.075mm，单圈弹簧刚度k??24.5NZ?C?mm。
G?maxd （3—9） 38PmaxCD?10 dC-直径比，G－弹簧材料的剪切弹性模量，钢材G=8?105?kgcm2?，Pmax?100N 计算得Z=110mm,则活塞缸总长L=120mm。 3.2 腕部计算与分析 3.2.1 腕部设计的基本要求
手腕部件置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，适应性更强。手腕具有独立的自由度，此设计手腕有绕X轴转动和沿X轴左右摆动两个自由度。手腕回转运动机构为回转油缸，摆动也采用回转油缸。他的结构紧凑，灵活，自由度符合设计要求，它要求严格密封才能保证稳定的输出转矩。
（1）腕部处于臂部的前端，它连同手部的动静载荷均由臂部承受。腕部的结构、重量和动力载荷直接影响着臂部的结构、重量和运动性能。因此在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。
（2）腕部作为机械手的执行机构，又承担联接和支承作用，除了保证力和运动的要求以及具有足够的强度和刚度外还应综合考虑合理布局腕部和手部的连接、腕部自由度的检测和位置检测、管线布置以及润滑、维修调整等问题。
（3）腕部设计应充分估计环境对腕部的不良影响（如热膨胀，压力油的粘度和燃点，有关材料及电控电测元件的耐热性等问题）。
腕部的结构如图3-5所示，它可做与手臂垂直方向（例如Y轴方向）横移，还可以绕Y轴或Z轴回转。
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